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(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,山西 太谷 030801)

歐李Cerasus humilis(Bge.) Sok.是薔薇科櫻桃屬的矮生灌木果樹資源[1]。歐李的果實不僅顏色鮮艷，而且味道獨特，可以用來觀賞，在食用方面也有一定的價值[2-3]。植物的葉片是植物本身和外界環(huán)境最先接觸的界面，有一系列功能特性表現(xiàn)出來，然后對生物和非生物脅迫因子產(chǎn)生反應(yīng)[4]。果實的商品價值和果樹的產(chǎn)量極大地受到葉面積及葉長、葉寬的影響[5]，有關(guān)研究者已對梨[6]等果樹進行了相關(guān)研究。雜交育種會使葉片的性狀極容易發(fā)生改變，有關(guān)雜交后代中葉片的一些性狀、遺傳傳遞特性與親本的關(guān)系的研究報道還比較少[7]。研究雜交育種目標(biāo)性狀的遺傳變異情況，可以極大地提高從雜交后代中挑選優(yōu)異植株的幾率[8]。陳雅等[9]對油茶種間雜交F1代葉片表型性狀進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其后代表型性狀的差異較大，這為下一步育種材料的利用提供了更加廣闊的空間。目前，關(guān)于歐李雜交后代的研究大多集中在果實上[10-13]，而對歐李葉片的研究報道鮮見。近年來有關(guān)研究者發(fā)現(xiàn)，歐李葉片富含鈣、類黃酮和茶多酚等功能成分，以歐李葉片作為主要原材料的歐李茶也具有較高的醫(yī)療保健價值[14-15]。歐李的株高及莖粗極大地影響了植株的生長勢，且與歐李果實產(chǎn)量息息相關(guān)。劉少敏等[16]研究發(fā)現(xiàn)，通過葉片養(yǎng)分在油茶不同類型枝上的積累和轉(zhuǎn)移，使葉片的養(yǎng)分得到了高效利用，從而實現(xiàn)了油茶的優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)。為給歐李雜交育種的親本選擇、雜交后代的性狀預(yù)測和篩選提供參考依據(jù)，本研究以歐李‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7號’בDS-1’的正、反交后代及親本植株為試材，對歐李雜交后代植株的遺傳多樣性進行了研究，現(xiàn)將研究結(jié)果分析報道如下。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

2018年3月于山西省太谷縣石象村定植的歐李‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7 號’בDS-1’的1年生雜交后代苗為試材，于2018年秋季進行調(diào)查。其中，‘農(nóng)大4 號’בDS-1’的正、反交后代植株數(shù)分別為312、52 株；‘農(nóng)大7 號’בDS-1’的正、反交后代植株數(shù)分別為21、323 株。

1.2 試驗方法

2018年10月28日在每個親本及其雜交后代群體基生枝的中部位置采集成熟期葉片15 片,使用直尺測定植株的葉寬和葉長，在基生枝的基部位置使用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定植株的莖粗，使用卷尺測定株高[17]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010 軟件對株高、莖粗、葉長、葉寬和葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值進行整理，并對葉面積、變異系數(shù)、遺傳傳遞力、親中值和優(yōu)勢率進行計算，其計算公式分別如下；使用SPSS Statistics 17 軟件對各指標(biāo)進行相關(guān)性分析。

‘農(nóng)大4 號’בDS-1’正、反交后代的葉面積=葉長×葉寬×0.67；

‘農(nóng)大7 號’בDS-1’正、反交后代的葉面積=葉長×葉寬×0.68。

變異系數(shù)(Coefficient of variation，CV，%)=σ/X；

遺傳傳遞力(Genetic transmitting ability，%)=F/Mp；

親中值(Median value of parents，Mp)=(P1+P2)/2；

優(yōu)勢率(Dominance rate，%)=(F-Mp)/Mp×100%。式中：σ為雜交F1代數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，F(xiàn)為雜交F1代數(shù)據(jù)的平均值；P1和P2為親本值。將變異程度分為低級（CV＜10%）、中級（10%≥CV≤20%）、高級（CV＞20%）共3 級[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交后代植株表型的頻率分布

對歐李‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7號’בDS-1’這2 個雜交組合正、反交后代植株株高、莖粗、葉長和葉寬的頻率分布情況進行了分析，結(jié)果如圖1所示。圖1表明，2 個雜交組合正、反交后代的株高、葉長和葉寬均呈良好的連續(xù)正態(tài)分布趨勢，說明歐李的株高、葉長和葉寬可能都是由多個基因控制的數(shù)量性狀?！r(nóng)大4號’ בDS-1’和‘DS-1’ב農(nóng)大7 號’ 雜交后代的莖粗均呈較好的連續(xù)正態(tài)分布趨勢，表明莖粗也可能是由多個基因控制的數(shù)量性狀。

圖1 歐李F1 代群體植株性狀的頻次分布趨勢Fig.1 Frequency distribution of plant character in F1 generation of Chinese dwarf cherry

續(xù)圖1Continuation of Fig.1

2.2 雜交后代植株株高和莖粗表型的遺傳變異分析

對歐李‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7號’בDS-1’這2 個雜交組合正、反交后代植株株高、莖粗的遺傳變異情況進行了分析，結(jié)果見表1。表1表明，雜交后代的平均株高與其雙親的相比明顯降低，且其雜交后代的超高親率都不高于5%；在‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘DS-1’ב農(nóng)大4 號’這2 個雜交組合后代中，當(dāng)分別以‘農(nóng)大4 號’和‘DS-1’為母本時，其后代株高的平均值分別為62.00 與63.40 cm，其超高親率分別為0.96%和3.85%。這一結(jié)果表明，當(dāng)以‘DS-1’為母本、以‘農(nóng)大4 號’為父本時，選擇株高較高的植株的幾率則更大。在‘農(nóng)大7 號’בDS-1’和‘DS-1’ב農(nóng)大7 號’這2 個雜交組合后代中，當(dāng)分別以‘農(nóng)大7 號’和‘DS-1’為母本時，其后代株高的平均值分別為64.86 和60.85 cm，其超高親率分別為4.76%和2.17%。這一結(jié)果表明，當(dāng)以‘農(nóng)大7 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，選擇株高較高的植株的幾率則更大，且其后代的雜種優(yōu)勢表現(xiàn)更加明顯。

表1 歐李F1 代株高和莖粗的遺傳變異情況Table 1 Genetic variation of plant height and stem diameter in F1 generation of Chinese dwarf cherry

‘DS-1’ב農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大7號’בDS-1’這2 個雜交組合后代植株的莖粗平均值分別為6.33與5.85 mm，均高于親中值，且2 個雜交組合后代的超高親率分別為43.40%和33.33%，都高于30%，而其他2 個雜交組合后代的莖粗平均值低于親中值，其后代的超高親率在30%以下。這一結(jié)果表明，當(dāng)以‘DS-1’為母本、以‘農(nóng)大4 號’為父本和以‘農(nóng)大7 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，選擇莖粗較大植株的可能性更大，且更能表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢；同時表明，當(dāng)以‘DS-1’為母本、以‘農(nóng)大4 號’為父本和以‘農(nóng)大7 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，更能選育出株高較高、莖粗較大的植株，且其后代的雜種優(yōu)勢表現(xiàn)更加明顯。

2.3 雜交后代植株葉片表型性狀的遺傳變異分析

對歐李2 個雜交組合正、反交后代葉片表型性狀的遺傳變異情況進行了分析，結(jié)果見表2。在‘農(nóng)大4 號’和‘DS-1’的雜交組合中,當(dāng)以‘農(nóng)大4 號’為母本時,其雜交后代植株葉寬、葉長與葉面積的平均值分別為28.10 mm、68.91 mm 和1 319.07 mm2，均低于中親值，葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值的平均值高于親中值；其雜交后代植株葉寬和葉長的變異系數(shù)均低于20%，表現(xiàn)為中度變異；而其葉面積的變異系數(shù)卻高于20%，表現(xiàn)為高度變異；其葉寬和葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值的超高親率分別為46.67%與84.61%，均明顯高于其他2 個性狀的超高親率。當(dāng)以‘DS-1’為母本時，其雜交后代植株的葉長、葉寬和葉面積的平均值分別為67.86 mm、26.53 mm 和1 228.88 mm2，都低于親中值，而葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值的平均值高于親中值，其葉寬和葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值的超高親率分別為26.92%和80.77%。這一結(jié)果表明，當(dāng)以‘農(nóng)大4 號’為母本，以‘DS-1’為父本時，其雜交后代植株的葉長、葉寬和葉面積均更大,更能表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢。

表2 歐李F1 代葉片表型性狀的遺傳變異情況Table 2 Genetic variation of phenotypic traits in leaves of the F1 generation of Chinese dwarf cherry

在‘農(nóng)大7 號’和‘DS-1’的雜交組合中，當(dāng)以‘農(nóng)大7 號’為母本時，其雜交后代植株的葉長、葉寬和葉面積的平均值分別為67.76 mm、31.00 mm 和704.42 mm2，都低于親中值，而其葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值的平均值高于親中值，葉寬的超高親率為4.76%；當(dāng)以‘DS-1’為母本時，其雜交后代植株的葉長、葉寬和葉面積的平均值分別為67.16 mm、28.82 mm 和665.20 mm2，都低于親中值，而其葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值的平均值高于親中值，葉寬的超高親率分別為2.79%?！r(nóng)大7 號’בDS-1’雜交組合正、反交后代植株葉面積的變異系數(shù)分別為30.83%和29.09%，均高于20%，均表現(xiàn)出超高變異特征。這一結(jié)果表明，該雜交組合正、反交后代中，當(dāng)以‘農(nóng)大7 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，其雜交后代植株葉寬的超高親率的占比較高。

2.4 F1 代植株各表型性狀間的相關(guān)性分析

對各雜交組合F1代植株表型性狀間的相關(guān)性分別進行了分析，結(jié)果表明：‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘DS-1’ב農(nóng)大7 號’這2 個雜交組合后代植株的株高和莖粗、葉長、葉寬、葉面積間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，且其雜交后代植株的莖粗和葉長、葉寬、葉面積間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；‘DS-1’ב農(nóng)大4 號’和‘農(nóng)大7 號’בDS-1’這2 個雜交組合后代植株的莖粗和葉長、葉寬、葉面積間均呈負相關(guān)關(guān)系，其株高和莖粗之間均呈正相關(guān)關(guān)系。

表3 ‘農(nóng)大4 號’בDS-1’F1 代植株表型性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果?Table 3 Correlation analysis of phenotypic traits in F1 generation of ‘Nongda 4’ × ‘DS-1’

表4 ‘DS-1’×’農(nóng)大4 號’F1 代植株表型性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果Table 4 Correlation analysis of phenotypic traits in F1 generation of ‘DS-1’ × ‘Nongda 4’

表5 ‘農(nóng)大7 號’בDS-1’F1 代植株表型性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果Table 5 Correlation analysis of phenotypic traits in F1 generation of ‘Nongda 7’ × ‘DS-1’

表6 ‘DS-1’ב農(nóng)大7 號’F1 代植株表型性狀間的相關(guān)性分析結(jié)果Table 6 Correlation analysis of phenotypic traits in F1 generation of ‘DS-1’ × ‘Nongda 7’

3 討 論

通過雜交育種可以獲得植物的新類型,還可選育出新的植物品種[19]。通過研究表型性狀,可以更好地掌握植株表型性狀的多樣性[20-22]。本研究對供試材料的株高、莖粗和葉片的表型性狀進行了遺傳多樣性分析,以‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7 號’בDS-1’這2 個雜交組合正、反交后代植株為試材,對其株高、莖粗、葉長、葉寬及葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值等表型性狀進行了測定和遺傳多樣性分析。結(jié)果表明，‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7 號’בDS-1’這2個雜交組合正、反交后代植株株高的平均值都低于中親值。從雜種優(yōu)勢的占比角度分析發(fā)現(xiàn)，在‘DS-1’和‘農(nóng)大4 號’的雜交組合中，以‘DS-1’為母本時，其后代植株株高和莖粗的超高親率均較大；而在‘DS-1’和‘農(nóng)大7 號’的雜交組合中，以‘DS-1’為父本時，其后代株高和莖粗的超高親率均較大。王曉亮等[23]對烤煙品種正、反交F1代植株性狀進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將2 個烤煙的親本進行雜交，當(dāng)父本的株高較高時，其雜交后代中獲得株高較高植株的概率更大。王曉亮等[23]的研究結(jié)果與筆者對‘農(nóng)大7 號’בDS-1’的研究結(jié)果一致，而與筆者對‘DS-1’ב農(nóng)大4 號’的研究結(jié)果不一致。出現(xiàn)這種差異的原因可能有2 個：一是父母本之間在株高、莖粗之間的互作效應(yīng)不同；二是田間管理造成的差異。在田間調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，超親率高的雜交組合其出苗率低，使得一定面積的苗木密度比超親率低的雜交組合的苗木密度稀疏，這也有可能促使苗木生長得更高更粗，對此還需進一步觀察。

‘DS-1’ב農(nóng)大4號’和‘農(nóng)大7號’בDS-1’這2 個雜交組合正、反交后代植株的葉長、葉寬和葉面積基本都小于親中值，而其葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值（接近50%）卻高于親中值，且在雜交組合后代中，植株葉片葉面積的變異系數(shù)都高于20%，表現(xiàn)為超高變異特征，但是，‘農(nóng)大7 號’בDS-1’這個雜交組合正、反交后代植株葉面積的超高親率都趨近于0%，其葉面積小于‘農(nóng)大4 號’בDS-1’雜交組合正、反交后代植株的葉面積。從‘DS-1’ב農(nóng)大4 號’的雜交組合正、反交后代中更容易選育出葉片長勢較強的植株，且其雜種優(yōu)勢較強。

對歐李‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7號’בDS-1’這2 個雜交組合正、反交F1代植株性狀之間的相關(guān)性進行了分析,結(jié)果表明：‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘DS-1’ב農(nóng)大7 號’這2 個雜交組合后代植株的莖粗和葉長、葉寬、葉面積間均呈顯著正相關(guān)關(guān)系；而‘DS-1’ב農(nóng)大4 號’和‘農(nóng)大7 號’בDS-1’這2 個雜交組合后代植株的莖粗和葉長、葉寬、葉面積間均呈負相關(guān)關(guān)系,且這2 個雜交組合正、反交后代植株的株高和莖粗之間均呈正相關(guān)關(guān)系。

通過表型性狀的研究,對歐李雜交F1代植株株高、莖粗、葉片表型性狀的遺傳變異情況進行了分析,分析結(jié)果可為歐李后期的育種提供參考依據(jù)。還可以采用將分子生物學(xué)和基因組學(xué)結(jié)合起來的方法進行雜交育種研究,這樣可以縮短歐李雜交育種周期,從而提高雜交育種效率[24-25]。

4 結(jié) 論

本研究以‘農(nóng)大4 號’בDS-1’和‘農(nóng)大7 號’בDS-1’這2 個雜交組合的正、反交后代植株為試材，對其株高、莖粗、葉長、葉寬及葉片最寬處到葉尖的距離占葉長的比值等進行了測定與分析，觀察發(fā)現(xiàn)，歐李雜交后代植株的株高、莖粗、葉長和葉寬均表現(xiàn)出良好的連續(xù)變異特征，表明其可能都是由多個基因控制的數(shù)量性狀；在雜交組合中，當(dāng)以‘DS-1’為母本、以‘農(nóng)大4 號’為父本和以‘農(nóng)大7 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，其雜種優(yōu)勢更加明顯，更能選育出株高較高、莖粗較粗的植株；當(dāng)以‘農(nóng)大4 號’為母本、以‘DS-1’為父本和以‘農(nóng)大7 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，與另外2 個雜交組合后代植株相比，其葉片表型性狀的雜種優(yōu)勢表現(xiàn)更加明顯。當(dāng)以‘農(nóng)大4 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，選育出葉片長勢較好的植株的可能性較大；當(dāng)以‘農(nóng)大7 號’為母本、以‘DS-1’為父本時，從其F1代植株中更容易選育出株高較高且長勢較好的植株。